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第三章 控制系统的硬件设计
PLC控制系统的硬件设计，主要是根据被控制对象对PLC控制系统的功能要求，确定系
统所需的用户输入、输出设备，选择合适的PLC类型，并分配I/O点。
3.1 系统的硬件结构
设计系统的硬件结构框图，如图3-1 所示。
图3-1 系统的硬件结构框图
3.2 系统关键技术
系统关键技术即分析控制系统的要求，确定I/O点数，选择PLC的型号，然后进行I/O分配。
3.2.1 确定I/ O 点数
根据控制要求，输入应该有2个开关信号，6 个传感器信号，包括电感传感器、电容传感器、颜色传感器、备用传感器，以及检测下料的传感器和计数传感器。相应地，有 5 个
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汽缸运动位置信号，每个汽缸有动作限位和回位限位，共计10 个信号。输出包括控制电动机运行的接触器，以及5 个控制汽缸动作的电磁阀。共需I/ O 点24 个，其中18 个输入，6 个输出。
3.2.2 PLC 的选择
根据上面所确定的I/ O 点数，且该材料分拣装置的控制为开关量控制。因此， 选择一般的小型机即可满足控制要求。本系统选用西门子公司的S7-200系列CPU226 型PLC。它有24个输入点，16个输出点，满足本系统的要求。 3.2.3 PLC的输入输出端子分配
根据所选择的PLC型号，对本系统中PLC的输入输出端子进行分配，如表1所示
表1 材料分拣装置PLC 输入/输出端子分配表
西门子PLC(I/O) 输 入 部 分 I0.0 I0.1 I0.2 I0.3 I0.4 I0.5 I0.6 I0.7 I1.0 I1.1 I1.2 I1.3 I1.4 I1.5 I1.6 I1.7 I2.0 I2.1
分拣系统接口(I/O) UCP(计数传感器) SN(下料传感器) SA(电感传感器) SB(电容传感器) SC(颜色传感器) SD(备用传感器) SFW1(推气缸1动作限位) SEW2(推气缸2动作限位) SFW3(推气缸3动作限位) SFW4(推气缸4动作限位) SFW5(下料气缸动作限位) SBW1(推气缸1回位限位) SBW2(推气缸2回位限位) SBW3(推气缸3回位限位) SBW4(推气缸4回位限位) SBW5(下料气缸回位限位) SB1(启动) SB2(停止) 7
备注 接旋转编码器 判断下料有无 重庆工业职业技术学院
输 出 部 分 Q0.0 Q0.1 Q0.2 Q0.3 Q0.4 Q0.5 M(输送带电机驱动器) YV1(推气缸1电磁阀) YV2(推气缸2电磁阀) YV3(推气缸3电磁阀) YV4(推气缸4电磁阀) YV5(下料气缸电磁阀) 3.2.4 PLC输入输出接线端子图
根据表1可以绘制出PLC的输入输出接线端子图，如图3-2所示。
图3-2 PLC输入输出接线端子图
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3.3 检测元件与执行装置的选择
主要是对旋转编码器和各个传感器的选择，并对其作简要介绍
3.3.1 旋转编码器
旋转编码器是与步进电机连接在一起，在本系统中可用来作为控制系统的计数器，并提供脉冲输入。它转化为位移量，可对传输带上的物料进行位置控制。 传送至相应的传感器时，发出信号到PLC ，以进行分拣，也可用来控制步进电机的转速。本系统选用E6A2CW5C 旋转编码器,原理如图3-3所示。
光电码盘
图3-3 旋转编码器原理示意图
旋转编码器介绍：旋转编码器是用来测量转速的装置。技术参数主要有每转脉冲数（几十个到几千个都有），和供电电压等。它分为单路输出和双路输出两种。单路输出是指旋转编码器的输出是一组脉冲，而双路输出的旋转编码器输出两组相位差90度的脉冲，通过这两组脉冲不仅可以测量转速，还可以判断旋转的方向。编码器如以信号原理来分，可分为增量脉冲编码器（SPC）和绝对脉冲编码器（APC）两者一般都应用于速度控制或位置控制系统的检测元件。编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性好，精度高，金属码盘直接以通和不通刻线，不易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级，塑料码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性、寿命均要差一些。
工作原理如下：由一个中心有轴的光电码盘，其上有环形通、暗的刻线，有光电发射和接收器件读取，获得四组正弦波信号组合成A、B、C、D，每个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将C、D信号反向，叠加在A、B两相上，可增强稳定信号；另每转输出一个Z相脉冲以代表零位参考位。 由于A、B 两相相差90度，可通过比较A
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